[發明專利]一種使用螢火蟲群優化的永磁同步電動機模型預測速度控制方法及其控制器

在審

• 申請號: 202110392077.8
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113093529A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 王一琛;康爾良
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊紅娟

1.一種使用螢火蟲群優化的永磁同步電動機模型預測速度控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：對熒光素進行更新：首先要確定變量的取值范圍，也稱為可行域，在可行域中隨機放置螢火蟲n，螢火蟲初始熒光素l₀，螢火蟲初始動態決策域r₀，初始化步長s，鄰域閾值n_t(鄰域中螢火蟲的數量)，熒光素消失率ρ，熒光素更新率γ，動態決策域更新率δ，螢火蟲感知域r_s，迭代次數M。熒光素的濃度與前一迭代周期的熒光素濃度、螢火蟲所在的解空間位置、熒光素發散的速度有關。在確定前一周期熒光素的濃度和熒光素的發散速度時，解越好，熒光素的濃度越高。具體公式如下：

l_i(t)＝(1-ρ)l_i(t-1)+γJ(x_i(t))

式中，J(x_i(t))表示螢火蟲i在時間t的位置的目標函數值，l_i(t)表示螢火蟲i在時間t的熒光素值；

S2：在決策半徑內找到更好的位置：螢火蟲將在算法的每次迭代中移動它的位置，以增加它的熒光素；

S3：計算出每個位置被選中的概率，計算移動步并更新螢火蟲位置：每只螢火蟲成為鄰域的概率是：

式中，s代表螢火蟲運動的步長，本發明設置一個新的可變步長來代替原來的固定步長，這樣隨著迭代次數的增加，步長將繼續減小，以避免步長過大導致在最優解附近的振蕩；

S4：設置最大迭代次數并更新決策域范圍：可變步長還可以減少收斂時間，避免由于預設步長太小而陷入局部最優：

式中，t是當前迭代次數，而iterMAX是最大迭代次數；設置最大迭代次數，避免在最優解附近振蕩導致時間浪費，每次位置更新時，個體螢火蟲的決策域也會更新，公式如下：

rⁱ_d(t+1)＝min{r_s,max{0,rⁱ_d(t),δ(n_t-|N_i(t)|)}}。

2.根據權利要求1所述的一種使用螢火蟲群優化的永磁同步電動機模型預測速度控制方法，其特征在于：S1中所述目標函數采用了類似于滑模控制理論中滑模面的設計方法來設定。

3.根據權利要求1所述的一種使用螢火蟲群優化的永磁同步電動機模型預測速度控制方法，其特征在于：所述S2中的螢火蟲位置變化的規律是向熒光強度高于自己的個體移動。

4.根據權利要求1所述的一種使用螢火蟲群優化的永磁同步電動機模型預測速度控制方法，其特征在于：所述S2中具體過程是S1找出決策域中所有熒光素值高的個體，然后通過輪盤賭選擇要轉移到的個體。

5.根據權利要求4所述的一種使用螢火蟲群優化的永磁同步電動機模型預測速度控制方法，其特征在于：所述輪盤賭算法是一個群體中的個體被選中的概率與其適合度成正比；對于螢火蟲，鄰域的集合可以表示為：

N_i(t)＝{j:||x_j(t)-x_i(t)||＜r_dⁱ(t)；l_i(t)＜l_j(t)}

式中，N_i(t)表示螢火蟲i在時間t內的鄰域集合；r_dⁱ(t)表示螢火蟲i在時間上的動態決策域；||x_j(t)-x_i(t)||代表個體螢火蟲之間的歐幾里得距離。

6.一種使用螢火蟲群優化的永磁同步電動機模型預測速度控制器，包括參考軌跡模塊、滾動優化模塊、反饋校正模塊和預測模型模塊，其特征在于：所述速度參考值通過參考軌跡模塊增強控制器的魯棒性和穩態性能，通過與反饋校正模塊共同作用，輸出參數通過滾動優化模塊進行優化，將輸出的定子電流分別通過預測模型模塊和受控對象，定子電流通過預測模型模塊部分進行反饋調整，作用給反饋校正模塊；定子電流通過受控對象部分輸出速度優化值反饋給參開軌跡模塊和反饋校正模塊進行優化，形成閉環。